本文主要分析模块化技术在智能变电站中的运用。
【关键词】模块化 智能变电站 运用
1 模块化在变电站中的发展历程
在变电站发展过程中,模块化技术在90年代末开始发展。我国部分厂家开始在预制箱体内,安装二次装置、10kv开关设备,其他设备仍然常规布置,即模块化技术在变电站运用的第一阶段,称为10kv箱式变电站。因大多采用常规开关柜,因体积较大,使得箱体的操作走廊变小,安全性不高,维护、吊装极为不便,且影响整体运输。选择金属材料制作外层钢板,影响了箱体防潮和保温。
从2000年开始,10kv开关设备和35kv开关设备逐渐在预制箱体内安装,即模块化技术在变电站中运用的第二阶段,称为两侧箱式阶段,进而实现局部模块化。但是,箱体内仍然选择常规开关柜,使得箱体的操作走廊变小,安全性不高,维护、吊装极为不便,且影响整体运输。
在2006年,开始进入全绝缘和全封闭状态,使用高压开关和封闭式组合电器方式,通过拔插方式,连接进出线的电缆接头,二次设备、中压设备均在预制箱体内安装。在工厂内,即完成了安装、设计、制造,在出厂之前,通过整组调试和现场调试,完成变电站建设。
在2011年,对于35kv变电站,实现在户外放置主变压器,实现设备箱式化,在设计阶段,即整合各模块,待调试完成后,在现场安装时,通过一次电缆和二次电缆,就能完成变电站建设。至此,模块化技术在变电站的运用,进入了第四阶段。
2 模块化变电站概述
针对模块化变电站,是变电站建设的创新模式,由主变压器、高压开关、中压开关、中压配套设备与综合自动化等五个功能模块,构成智能变电站。
主变压器,是通过拔插方式,连接高压进线电缆接头,通过全封闭、多股电缆的母线桥架,连接中压出线。
高压开关,在进出线选择拔插方式,通过气体绝缘封闭方式,连接组合电器。
中压开关,是选择一体化预装式组合电器。
中压配套设备,主要包含消弧线圈、接地变压器与无功补偿装置。
综合自动化,是选择一体化预装式的控制室。
在工厂中,上述五种功能模块均预先调试完成,在现场安装时,秩序选择一次电缆,连接变压器、开关和配套设备,综合自动化选择通讯线路、电缆连接,最后通过整体调试,就能实现变电站建设。
3 模块化变电站的技术特点分析
3.1 高压开关模块
针对110kv电压的封闭式组合电器,可将其作为进出线模块基础,该设备集成化程度较高,能够配置避雷、电流互感、电压互感等设备。若进出线选择工厂预制方式,可选择拔插方式、电缆套管等方式,连接电缆插头,实现模块化,以便于安装维护和运行稳定。
3.2 变压器模块
针对主变压器,可选择户外常规布置,以降低现场接线量,同时需要改进变压器进线端子和出线端子,在一次侧,可选择拔插油气套管、电缆附件,连接进线模块。在二次侧,可选择架空、电缆出线方式采用绝缘封闭方式。
3.3 中压开关模块
针对10kv进出线、35kv进出线,有户外箱式、拼装式两种方式。在固定式开关柜、手车式开关柜中,拼装式较为常用,然而因常规开关柜的体积极大,增加了整体模块体积,提高了吊装和运输难度,使得箱体维护通道变窄,用户、厂家也十分不便。在近几年来,永磁真空开关运用较多,大多选择气体绝缘封闭、紧凑型开关柜,因重量较轻,体积较好,吊装运输极为方便,提高了模式可行性,在110kv、35kv变电站中应用较多。该类模式的在一个预制箱体内安装开关柜,选择双层金属材料、铝锌板制作箱体。采用隔热材料充填中间部分,箱体内设置通风系统,安装有空调设备,具有良好的隔热防潮功能。同时,户外共箱式是另外一种模式,在充气箱体中设置开关设备,将电缆接头连接进出线,可隔断端口功能,通过防护壳体,该模式效果等同于10kv户外环网柜、35kv户外组合电器,因设备体积较小,结构较为紧凑,布局十分简洁,促进了变电站建设、运行的简易化。
4 变电站技术性和经济性对比
4.1 综合自动化模块
针对综合自动化模块,包含了交直流电源、故障录波、图像监控、综合自动化、通信系统、维护等设备,10kv保护设备、35kv均在一体化预装式的开关室内分散安装,其他在一体化控制内分散安装。
4.2 中压配套装置模块
针对消弧线圈、无功补偿,可选择敞开式顶罩方式,或选择户内成套城北。针对小容量变电站,和出线模块共同合并一个模块。针对接地变压器,可选择干式电气设备,在箱体内放置。
4.3 其他辅助设备
主要包含照明、采暖、防雷、接地、排水、消防等系统。
5 模块化变电站和35kv常规变电站对比
5.1 主变压器
对于变电站的最终建设,可选择两台三相双绕的自冷式方式,使调压变压器绝缘密封,容量设置为5000kva,设置电压为35/10.5kv等级。
5.2 35kv侧
针对主变压器,设置进线两回,选择单母分段线接线。设置进出线四回和本期一回,可设置31.5ka电流配电装置。
5.3 310kv侧
对于主变压器进线两回,选择单母分段线接线,设置出现八回和本期四回,可设置25ka电流配电装置。
5.4 无功补偿
可设置一组1200kvar的无功补偿并联电容器组。
通过上述数据可以看出,模块化智能变电站和常规变电站相比,整体投资基本相当,稍高于户外建站方式。因选择小型开关柜,其设备费用比常规建站要高。然而,在变电站建设工程费用、安装费用、其他费用中,能够节省大量费用。因此,选择模块化变电站,可有效提升设备整体运行效能,节约变电站占地面积,促使建设步骤简化,降低工程现场施工量,加快施工速度,为工程尽早送电创造条件。
6 结束语
综上所述,模块化技术在智能变电站中的运用,转变了传统变电站建站模式,提高了变电站技术含量,降低了资源小孩,减少了环境污染,实现了过程精细化。近些年来,随着我国电力事业日益发展,按照模块化智能变电站的特点,在农网建设、城网终端改造方面,将会得到更广泛运用。对于设备绝缘要求高、地势和负荷较大,尤其的高原地区,模块化技术具有广泛应用前景。
参考文献
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